بینایی ماشین دامنه گسترده‌ای از کاربردها را در حوزه‌های صنعتی، پزشکی، امنیتی و علمی پوشش می‌دهد:

1- صنعت و تولید : کنترل کیفیت خودکار، تشخیص نقص و طبقه‌بندی محصولات ، اتوماسیون خطوط تولید و مونتاژ و مدیریت موجودی و انبارداری هوشمند.

2- پزشکی : بینایی ماشین در تحلیل تصاویر رادیولوژی، MRI، CT و میکروسکپی نقش اساسی دارد و به تشخیص دقیق‌تر و سریع‌تر بیماری‌ها کمک می‌کند.

3- امنیت و نظارت : تشخیص چهره، تحلیل حرکت و نظارت هوشمند از مهم‌ترین کاربردهای امنیتی هستند.

4-خودروهای خودران : سامانه‌های خودران برای تشخیص موانع، خطوط مسیر، علائم راهنمایی و تحلیل شرایط محیطی به بینایی ماشین وابسته‌اند.

5- کشاورزی هوشمند : پایش رشد محصول، شناسایی آفات و مدیریت هوشمند منابع از کاربردهای مهم بینایی ماشین در کشاورزی دقیق است.

6-رباتیک و فناوری‌های نو : در رباتیک، سیستم‌های بینایی، امکان درک محیط و اجرای وظایف پیچیده را برای ربات‌ها فراهم می‌کنند. همچنین فناوری‌های واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) برای تعامل طبیعی با محیط‌های مجازی به شدت بر بینایی ماشین متکی هستند.